KR101374227B1

KR101374227B1 - 차량용 연료 저장 시스템

Info

Publication number: KR101374227B1
Application number: KR1020070016590A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 알. 힐더레이; 제임스 알. 오스본
Original assignee: 티아이 그룹 오토모티브 시스템즈 엘엘씨
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2014-03-13
Also published as: US7520293B2; DE102007007580A1; FR2897309B1; FR2897309A1; US20070186976A1; CN101024375B; KR20070082577A; CN101024375A; JP2007216955A

Abstract

운송 차량 또는 레크리에이션 차량용 연료 저장 시스템은 증기 조립체를 지지하는 연료 탱크를 구비하며, 상기 조립체는 증기 포켓을 찾고 탄화수소를 주위환경으로 배출함이 없이 상기 탱크로부터 연료 증기를 제어가능하게 제거한다. 바람직하게, 배출 매니폴드는 상기 탱크의 접근 구멍을 밀봉가능하게 커버하는 플랜지에 부착된다. 적어도 하나의 가요성 촉수형상부는 상기 탱크에 있는 매니폴드로부터 각각의 증기 배출 밸브로 뻗어있고 상기 밸브는 증기 돔에서 연료 표면 위를 부유한다. 상기 배출 밸브가 자유롭게 부유할 때, 상기 밸브는 개방되어 촉수형상부를 통하여 증기 돔과, 바람직하게는 필터링 카본 캐니스터와 연통한다. 연료 표면 레벨이 변하거나 또는 차량이 경사짐에 따라, 탱크에서의 증기 돔 크기 또는 위치를 변경시키고, 부유하는 증기 배출 밸브가 증기 돔과 트레일링 촉수형상부의 가요성에 의해 허용됨에 따라 대체로 이동이 자유롭다. 증기 배출 밸브가 연료 표면 아래로 떨어지는 탱크 방향으로, 상기 배출 밸브는 자동으로 폐쇄되어 각각의 촉수형상부와 원격 증기 캐니스터의 범람을 방지한다.

연료 탱크, 연료 챔버의 증기 돔, 도관, 부력 증기 배출 밸브, 세장형 가요성 연료 증기 촉수형상부, 연료 증기 조립체, 차량용 연료 저장 시스템.

Description

차량용 연료 저장 시스템{FUEL STORAGE SYSTEM FOR A VEHICLE}

도 1은 수평면에 대하여 자동차의 전방에서 후방으로 45도의 각도로 도시된 연료 저장 시스템의 일 실시예를 도시한 개략도;

도 2는 차량이 수평면과 동일 레벨일 때의 연료 저장 시스템의 개략도;

도 3은 차량이 수평면에 대하여 후방에서 전방으로 45도의 각도일 때 연료 저장 시스템의 개략도;

도 4는 연료 레벨이 낮을 때 연료 저장 시스템을 도시하는 연료 탱크 조립체의 단면도;

도 5는 연료 레벨이 중간일 때 연료 탱크 조립체의 단면도;

도 6은 연료 레벨이 높을 때 연료 저장 시스템을 도시하는 연료 탱크 조립체의 단면도;

도 7은 개방 위치에서의 연료 탱크 조립체의 부력있는 증기 배출 밸브의 단면도; 및

도 8은 폐쇄 위치에서의 연료 탱크 조립체의 부력있는 증기 배출 밸브의 단면도.

본 발명은 차량용 연료 저장 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료 저장 시스템의 연료 레벨 증기 조립체에 관한 것이다.

환경 사업과 정부 규제는 휘발성 탄화수소 연료 증기가 대기로 감소되어 배출되는 것을 요구한다. 가솔린이나 고 휘발성의 다른 탄화수소 연료를 사용하는 차량의 연료 탱크가 탄화수소 연료 증기의 소스 중 하나이다. 연료 증기는 탱크의 충전 동안에 그리고 통상적으로 탱크가 충전된 이후에도 대기로 빠져나갈 수 있다.

상기 문제에 대한 한 해결책으로 차내의 증기 복귀 시스템을 사용하여 연료 탱크로부터 과도한 연료 증기를 제거한다. 전형적으로, 활성탄을 구비한 캐니스터는 연료 탱크의 최상부에 또는 탱크에 있는 증기 돔과 연통하기 위해 탱크 내 연료 펌프 모듈의 플랜지 내에 장착된 배출 밸브를 통하여 연료 증기를 수용한다. 상기 배출 밸브는 통상적으로 탱크 내의 연료 레벨에 반응하고 탱크 내에 제공된 연료 레벨이 충분히 낮은 상태에서 개방을 유지할 것이다. 개방될 때, 연료 증기는 연료 탱크로부터 캐니스터로 자유롭게 유동한다. 차량의 연료 탱크가 자동 차단식 연료 펌프 노즐에 의해 급유되는 경우, 연료 레벨이 소정의 최대 레벨에 도달할 때까지 상승하기 때문에, 여러 배출 밸브가 충전-제한식 배출 밸브(fill-limit vent valves) 또는 FLVV로 언급된다. 이러한 최대 레벨은 일반적으로 연료 위에서 최소 크기의 증기 돔을 유지한다.

연료 탱크에 급유하기 위하여, 충전기 관이 실질적으로 탱크 아래쪽으로 일반적으로 뻗어있고 개구에서 탱크와 직접 연통한다. 차량이 수평면에 대해 대략 플러스 또는 마이너스 3도의 각도 내에서 대체로 위치해야만 하는 통상적인 정부 규제의 요구조건에 따르면, 탱크에 개방된 충전기 관은 통상적으로 최대 연료 레벨 위로 위치되고 최소 크기의 증기 돔과 연통한다. 이러한 관계는 최대 연료 레벨에 접근할 때 및 FLVV가 폐쇄되기 전에, 배압이 액체 연료를 충전기 관에서 콸콸 소리를 내거나 백업되게 하기 때문에, 상기 배압이 개구에서 충전기 관에 생성되지 않도록 보장한다. 이러한 백업은 자동 차단식 연료 펌프 노즐이 최대 연료 레벨에 도달하기 전에 조기에 차단되게 할 수 있다.

차량의 급유 동안에 연료 레벨이 소정의 최대 레벨로 상승함에 따라, 배출 밸브의 플로트부는 연료 레벨로 상승하여 밸브를 폐쇄하며 이에 따라 액체 연료가 배출 밸브를 통하여 증기 수용 캐니스터로 유동하지 않게 한다. 2개의 이러한 배출 밸브는 미국특허 제6,145,532호 및 제6,848,463호에 개시되었고, 본 명세서에서는 상기 문헌을 참조하여 구체화하였다.

공지된 증기 배출 밸브는 실질적으로 가장 높은 경사도로 연료 탱크에 전형적으로 고정 장착되어 탱크 또는 차량이 대체로 수평 위치에서 급유되는 동안에 대부분의 연료 증기가 캐니스터로 연이어 배출되어 증기 돔의 체적을 최소로 제어한다. 내연기관의 작동 여부에 상관없이, 개방 배출 밸브는 공기와 연료 증기를 탱크로부터 캐니스터로 유동하게 하나, 액체 연료의 유동은 허용하지 않는다. 상기 내연기관이 작동중이고 연료가 탱크로부터 이동될 때, 공기와 연료 증기가 개방 배출 밸브를 통해 계속 유동하는 동안에 일-방향 배출 체크 밸브는 바람직하게 새로운 공기를 넓어진 증기 돔으로, 이후 캐니스터를 통해서 그리고 작동중인 엔진으로 배출시키고 실질적으로 연료 탱크에서의 압력을 일정하게 유지시킨다.

불리하게도, 만약 탱크가 2개의 증기 돔 또는 2개의 높은 경사지점을 가지면, 단지 하나의 고정된 배출 밸브를 구비한 공지된 연료 저장 시스템은 오직 하나의 증기 돔으로 배출시킬 수 있다. 다른 증기 돔에 있는 증기가 연료와 이동될 수 없기 때문에, 탱크의 저장 용량은 바람직하지 못하게 제한된다. 더욱이, 차량이 가파른 제방을 상하로 주행하면, 탱크는 더 이상 수평이 아니며 연료가 실질적으로 가득채워진 탱크는 부유하는 고정된 배출 밸브를 가라앉혀, 엔진이 작동중인 동안에 배출 밸브를 폐쇄시킨다. 배출 밸브가 폐쇄되고 엔진이 연료를 소비하는 상태에서 또는 연료가 순환 루프 연료 시스템에 의해 가열되는 상태에서, 탱크의 일정한 내부 압력이 붕괴되고 엔진 성능이 저하될 수 있다.

더욱이, 자중 공급식 수동 급유 작동(즉, 이동가능한 5 갤런의 가스 캔으로부터)을 요구하는 차량이 도로를 벗어난 경우에, 차량은 자동 차단식 펌프 급유 작동에 요구되는 바와 같이 수평면으로부터 플러스 또는 마이너스 3도 이내에 있을 수 없다. 대신에, 차량이 보다 매우 큰 각도로 경사질 수 있어 증기 돔이 최소 체적으로 감소되기 전에 FLVV가 상당히 폐쇄되게 한다. 비록 FLVV가 독립적으로 조기 폐쇄되어 수동 급유 작동 동안에 충전기 관 백업 문제점을 일으키지 않을 수 있는데 이것은 공급 연료가 전형적으로 매우 저속에서 충전기 관을 통해 유동하기 때문이며, 탱크에서 트랩된 공기와 연료 증기는 상기 탱크가 수평면으로부터 과도한 각도로 방위될 때 그의 액체 연료 저장 능력을 상당히 감소시킬 수 있다. 즉, FLVV가 폐쇄된 상태에서, 일단 탱크에서 개방된 충전기 관이 액체 연료에 가라앉으면, 탱크에 남아 있는 공기와 증기는 트랩된다. 이처럼 트랩된 공기와 증기의 체적은 최소로 필요한 증기 돔의 체적을 상당히 초과할 수 있다.

승객, 운송 또는 레크리에이션 차량용 연료 저장 시스템은 차내에 연료 탱크를 구비하며, 상기 탱크는 증기 포켓을 찾고 상기 탱크로부터 연료 증기를 제어가능하게 제거하기 위해 자동-기준식(self-referencing) 증기 조립체를 지지한다.

바람직하게, 배출 매니폴드는 탱크의 접근 구멍을 밀봉가능하게 커버하는 플랜지에 부착된다. 적어도 하나의 가요성 증기 라인이 탱크의 매니폴드로부터 연료 표면상에서 부유하는 증기 배출 밸브로 뻗어있다. 증기 배출 밸브가 연료 표면상에서 부유할 때, 상기 밸브는 개방되어 증기 라인을 통해 증기 돔과, 바람직하게는 탄화수소 저장용 탄소 캐니스터와 연통한다. 연료 표면 레벨이 변경되거나 차량이 경사짐에 따라, 탱크에서의 증기 돔의 크기 또는 위치가 변경되고, 부유하는 증기 배출 밸브는 대체로 증기 돔과 증기 라인의 가요성에 의해 가능한 바와 같이 충분히 자유롭게 이동한다. 증기 배출 밸브가 연료 표면 아래로 떨어지는 탱크 방위에 있어서, 배출 밸브가 자동적으로 폐쇄되어 개별 증기 라인 및 원격 증기 캐니스터 또는 다른 하류 구성요소의 범람을 방지한다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 내연기관의 성능을 저하시키지 않으면서 오랜 기간 동안에 실질적으로 경사진 지형 위를 주행하기 위해 차량의 능력, 액체 연료 저장 체적을 최대화할 경우 이용가능한 공간에 순응하도록 차량 연료 탱크의 형 상의 보다 양호한 융통성, 연료 탱크의 다중 증기 돔을 동시에 배출시킬 능력, 향상된 연료 탱크 압력 제어, 필요한 탱크 침투(penetration)의 횟수를 감소시킴으로써 주위 환경으로 탄화수소의 배출 감소, 및 증기 라인을 증기 캐니스터로 보내기 위해 연료 탱크 침투의 위치에 대한 보다 양호한 융통성을 포함한다.

더욱이, 연료 저장 시스템은 상대적으로 경량이고, 상대적으로 디자인이 심플하며, 신뢰할 수 있고, 내구성이 있으며, 튼튼하고, 긴 내용수명을 갖는다.

(실시예)

도 1 내지 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 저장 시스템(20)은 전반적으로 차량(24)의 내연기관(22)에 사용하기 위한 연료를 차내에 저장한다. 전형적인 연료 급유 상태에서 차량의 통상적인 연료 급유 작동 동안에, 자동 차단식 연료 펌프 노즐을 구비한 원격 연료 펌프는 연료 저장 시스템(20)의 탱크(26)에 신속하고 편리하게 연료가 공급되도록 설계된다. 연료 급유 상태에서, 정부의 표준 규제는 차량(24), 이에 따른 차내의 연료 탱크(26)의 경사도(48)는 가상의 수평면(27)에 대해 대략 플러스 또는 마이너스 3도의 각도 범위 내에 있다(본 명세서에서 도로상의 급유로 참조되었고 도 2에 가장 잘 도시되었음). 상기 각도 범위 내에서 탱크(26)에 급유할 때, 연료 저장 시스템(20)은 연료 공급율을 제한하거나 주위 환경에 탄화수소를 배출하는 관에서 스핏-백(spit-back) 또는 배압을 생성시키지 않으면서 충전 관(30)을 통하여 소정의 고 체적의 유동율로 공급 연료를 수용해야만 한다. 더욱이, 연료 탱크(26)가 채워질 때, 연료의 배압은 원격 충전 펌프를 자동으로 차단시키는 충전 노즐에 의해 감지된 충전 관(30) 에서 생성된다. 이처럼 자동 차단은 증기 조립체(36)에 의해 배출된 탱크에서의 최소 또는 제 1 연료 증기 돔(46)을 유지시키는 동안에 발생한다.

가끔 도로 밖에서의 연료 탱크(26)의 급유 작동 동안에, 연료 보급소의 자동 차단식 연료 펌프를 사용할 수 없고 대부분의 탱크(26)는 전형적으로 차량 작동기에 의해 대략 5 갤런의 저장 용량을 갖춘 적어도 하나의 이동가능한 연료 캔으로부터 액체 연료를 통상적으로 분배함으로써 수동으로 충전된다(본 명세서에서는 도로밖의 급유로 언급되었고, 도 1 및 3에 가장 잘 도시되었음). 도로 밖 급유 및 엔진 작동 동안에, 차량(24)의 경사도(48)는 수평면(27)으로부터 플러스 또는 마이너스 3도의 각도 범위를 상당히 벗어나 버릴 수 있다. 이처럼 보다 큰 각도 방위는 관의 배압을 생성하는 충전 관(30)의 유동율에 영향을 미칠 수 있으나, 그러나 공급 연료가 충전 관(30)으로 자중에 의해 공급되기 때문에 그리고 이동가능한 연료 캔의 유동 제한 특성 때문에, 탱크로의 유동율은 원격 펌프로부터의 유동율보다 상당히 낮아, 차량 밖의 연료 스핏백은 발생하지 않고 탱크(26) 충전 동안에 배압의 약간의 증대는 탱크로 수동으로 유동하는 연료 공급을 중단시키도록 작동하지 않을 것이다.

수동으로 탱크(26)를 재충전할 때, 연료가 충전기 관(30) 밖으로 넘치기 전에 충전 작동을 멈추게 하는 것은 조작자의 책임이다. 그러나, 바람직하게도 경사도(48)에 상관없이 탱크(24)의 연료 저장 능력을 최대화시킬 경우 도로 밖에서 급유하는 동안에 최소 증기 돔(46)을 유지시키도록 증기 조립체(36)가 형성 및 배치된다. 이때, 바람직하게, 충전 관(30)의 일단부에서의 입구(32)는 탱크의 천장 부(34) 또는 정상부 벽에 있는 개구(35) 위로 충분한 높이로 위치되고 충전 관(30)의 대향 단부에 위치되어 상부 연료 표면(42)에 대략 평행한 가상의 수평 평면(27)으로부터 차량(24)의 최대 소정의 경사도(48)에서 탱크의 최대 액체 연료 저장 용량으로 탱크(26)를 도로 밖에서 주유할 수 있게 한다.

도 4 및 5를 살펴보면, 연료 탱크(26)는 제 1 증기 돔 또는 포켓(46), 바람직하게는 적어도 하나의 제 2 증기 돔 또는 포켓(44)을 구비한다. 증기 돔(44, 46)은 연료 표면(42)과 탱크 벽(34) 사이에 형성된다. 탱크(24)가 최대 용량으로 액체 연료로 채워질 때 증기 돔(44, 46)의 합쳐진 체적은 소정의 최소 증기 돔 체적을 만족하여 배출되는 2개의 돔에 구비된 저장된 액체 연료(28)의 열 팽창을 보상한다. 만일 어느 하나의 증기 돔이 배출되지 않거나 증기 로크되면, 그의 체적은 전반적으로 증기 돔에 필요한 최소 체적에 도움이 되지 않는다. 바람직하게는, 순조로운 엔진 작동을 위해, 증기 조립체(36)는 경사도(48)가 적어도 플러스 또는 마이너스 30도, 바람직하게는 플러스 또는 마이너스 45도의 높이 만큼일 때 적어도 하나의 돔(44) 또는 돔(46)에서 배출 가능하다.

탱크(26)에서의 증기 돔(44, 46)의 양, 크기 및 배치는 탱크에 저장된 연료량과 주어진 임의의 시간에서 가상의 수평면(27)에 대한 탱크(26)의 각도 위치 즉 경사도(48), 탱크(26)의 형상에 좌우된다. 바람직하게는, 도로에서 급유하는 동안에, 제 1 증기 돔(46)은 급유 작동 내내 충전 관 개구(35)와 연통된다. 이것은 원격 연료 펌프의 조기 자동 차단을 야기할 수 있는 급유 펌프 노즐로부터 나오는 연료의 고 유동율 동안에 개구에서 연료의 배압이 생성되지 않음을 보장한다. 바람 직하게, 도로상에서 주유하는 동안에 탱크의 최대 용량에 도달할 때, 연료 저장 시스템(20)의 제 1 증기 돔(46)은 단지 남아있는 증기 돔이며, 이 결과 단독의 최소 증기 돔 체적을 구성한다. 이러한 관계는 실질적으로 충전 관(30)에서 연료의 약간의 조기 백업 염려를 경감시키고 차량(24)을 패키징하기 위해 그 크기를 최소화시킬 경우 탱크(26)의 연료 저장 능력을 최대로 할 수 있는 장점이 있다.

또한 연료 저장 시스템(20)은 공급 연료(28)가 들어가는 것처럼 일반적으로 증기와 공기가 탱크(26)를 빠져나오게 하고, 대기압이거나 대기압이 아닐 수도 있는 소정의 내압에서 통상적인 차량의 사용 동안에 탱크(26)가 공기를 흡입하게 하는 자동-기준식 증기 조립체(36)를 구비한다. 증기 조립체(36)는 한 개, 보다 바람직하게는 복수의 부력 증기 배출 밸브(38, 40)를 구비하며 상기 밸브는 일반적으로 탱크(26)에서의 연료 표면(42)상에서 제한된 자유도로 적어도 하나의 증기 돔 또는 포켓(44, 46)과 관련해 부유한다. 증기 배출 밸브(38, 40)는 그 자신의 부력에 대해 충분한 정도로 가라앉거나 그렇지 않으면 가라앉을 때 개방 위치에 있다. 바람직하게는, 임의의 하나의 배출 밸브는 탱크(26) 밖으로 증기와 공기의 충분한 유동율을 허용하여 도로상에서 급유하는 동안에 원격 연료 펌프 및 노즐을 사전에 차단할 수 있는 액체 연료로써 충전기 관(30)이 사전에 백업되는 것을 방지하고, 연료로써 증기 돔으로부터 충분한 증기를 이동시켜 탱크 저장 용량을 최대화시킨다. 즉, 제 1 증기 돔(46)은 충전기 관(30)의 개구(35)와 연통하고 복수의 증기 배출 밸브(38, 40) 중 적어도 하나가 제공되어 개방된 상태로 도로상에서 급유하는 동안에, 추가 공급 연료가 원격 급유 펌프 노즐의 자동 차단이 사전에 작동함이 없 이 충전기 관(30)을 통해 더해질 수 있다.

증기 배출 밸브(38, 40)의 자유 부유 운동은 일반적으로 증기 매니폴드(54)로부터 각각의 하나의 증기 배출 밸브(38, 40)로 뻗어있는 가요성 증기 라인 또는 촉수형상부(50, 52)에 의해 전반적으로 제한된다. 세장형 가요성 증기 촉수형상부는 증기 배출 밸브가 연료 탱크에 대해 180도로 완전히 뒤집히는 것을 제한한다. 가요성 증기 촉수형상부는 연료 탱크의 벽에 결합되고 벽을 통하여 연통하는 제 1 단부, 증기 배출 밸브에 결합된 제 2 단부, 및 액체 연료의 연료 표면상에서 증기 배출 밸브의 자유 운동을 제한하는 개재 조인트를 구비한 증기 라인을 포함한다. 증기 배출 밸브가 그 개방 위치에 있을 때, 증기는 각각의 촉수형상부(50, 52)를 통해 각각의 증기 돔(44, 46)으로부터 매니폴드(54)에 의해 탱크(26) 외부로 그리고 증기 캐니스터(58)로 뻗어있는 공통 도관(56)을 통해 유동할 수 있다. 바람직하게는, 매니폴드(54)는 탱크에 있고 탱크(26)에서 접근 구멍을 커버하고 시일하는 플랜지(76)와 하나의 단일품으로서 형성된다. 캐니스터(58)는 바람직하게 증기 배출 밸브(38, 40)로부터 수용된 탄화수소 증기를 흡수하도록 활성탄으로 채워지고 증기를 출구 포트(60)를 통하여 작동중인 엔진(22)의 흡입 매니폴드(62)로 배출한다. 캐니스터(58)의 내부는 캐니스터(도시 생략)에 있는 포트를 통해 대기로 직접적으로 배출되거나 또는 배출구를 통해서 연료 탱크의 내부 바람직하게는 증기 돔 영역으로 간접적으로 배출된다. 캐니스터(58)는 연료 탱크(26)에 인접하거나 이격되어 차량(24)에 장착될 수 있고 도관(56) 및 '흡입 매니폴드 연결부'는 적당한 가요성의 호스로 만들어질 수 있다.

도 4 내지 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 증기 조립체(36)는 적어도 하나 바람직하게는 2개의 부력 증기 배출 밸브(38, 40)를 구비하며, 이중 하나는 연료 탱크(26)의 제 1 부(64)에 위치되고 다른 하나는 제 1 부(64)로부터 이격된 제 2 부(66)에 위치된다. 촉수형상부(50, 52)는 증기 배출 밸브(38, 40)가 액체 연료에서 상대적으로 자유롭게 부유하고 연료 탱크(26)의 상기 각각의 부(64, 66)의 높이에 대체로 상당하는 거리 내내 액체 연료의 변화 레벨로 상하 운동하게 하도록 충분히 가요성이 있다. 바람직하게, 각각의 증기 배출 밸브(38, 40)는 연료 탱크(26)에 대해 측방향(좌우로)으로 자유롭게 부유한다. 이러한 자유 정도로 각각의 증기 배출 밸브(38, 40)가 탱크(26) 내에서 대체로 변할 수 있고 차량(24)에 적용된 캠버(camber)와 도로의 경사도(48)의 각도가 변하는 상태에서 관련 증기 돔(44, 46)으로 향한다. 연료 챔버(25)의 형상에 따라, 촉수형상부의 가요성의 정도가 바뀔 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 촉수형상부(50, 52)는 주름진 가요성의 끝부(68, 70)와 강성의 중간부(72)를 구비한다. 강성의 중간부(72)는 각각의 주름진 끝부(68, 70) 바람직하게는 유동-통과 회전 연결기(74)에 의해 연결된다(도 4 참조). 그러나, 만약 주름진 끝부(68, 70)가 충분한 가요성을 제공하면 하나 또는 두개의 회전 연결기(74)는 고정될 수 있다.

도 4-6에 있어서, 연료 탱크(26)는 대략 0도의 경사도(48)로 놓여있는 차량(24)을 나타내며 실제적인 레벨 즉 수평으로 도시된다(도 2 참조). 탱크(26)의 벽(34)은 연료 저장 용량을 최대화시키는 한편 차량의 하부구조에 딱 맞게 되도록 형성된다. 도 4를 살펴보면, 연료 탱크(26)에는 실질적으로 연료(28)가 없어서, 소정의 최소 체적을 상당히 초과한 하나의 큰 연속 증기 돔(46)은 연료 표면(42) 위에 형성된다. 증기 돔(46)은 충전 관 개구(35)와 직접 유체연통하고 증기 배출 밸브(38, 40)는 대체로 공기와 연료 증기를 캐니스터(58)로 배출시키기 위하여 개방 위치에 있어서 탱크(24)의 바닥부 근처에서 움직이거나 부유한다. 각각의 증기 배출 밸브(38, 40)는 상기 밸브가 휴지상태이거나 탱크(26)의 바닥부(78)와 부딪칠 때 생성되는 여러 소음을 감쇠시키도록 바닥부 범퍼(82)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 5를 살펴보면, 연료 탱크(26)가 거의 채워졌지만 완전히 채워지지 않았다. 탱크 벽(34)의 형상 때문에, 2개의 별도의 증기 돔(44, 46)이 연료 탱크(26)에 형성된다. 제 1 증기 돔(46)은 충전 관 개구(35)와 유체연통하고 2개의 각각의 증기 배출 밸브(38, 40)가 계속 개방되기 때문에(도 7 참조), 각각의 돔에 있는 공기와 연료 증기는 트랩되지 않고 탱크로부터 배출될 수 있다. 증기 배출 밸브(38, 40)가 계속 개방되기 때문에, 연료 탱크(26)는 조금도, 탱크 내의 압력을 두드러지지 않게 증가시키지 않으면서 보다 많은 공급 연료를 계속 수용할 수 있다. 이것은 연료가 충전기 관(30)에서 백업되는 것과 같은 것을 감소시키거나 제거한다.

도 6을 살펴보면, 연료 탱크(26)가 채워져 있다. 복수의 증기 배출 밸브 중 적어도 하나는 연료 탱크가 실질적으로 가득 채워질 때 상기 매니폴드보다 더 높은 위치에 배치된다. 특히 본 실시예에 있어서, 제 2 증기 돔(44)은 현재는 폐쇄되어 있는 배출 밸브(38)에 의해 본질적으로 배출되어 있고 제 1 증기 돔(46)은 대략 소정의 최소 체적인 상태이므로 제 2 증기 배출 밸브(40)가 또한 폐쇄된다. 바람직하게, 특히 도로상에서 급유하기 위해, 제 1 증기 돔(46)에 위치된 제 2 배출 밸브(40)는 먼저 제 2 배출 밸브(40)가 폐쇄되면 연료를 충전기 관(30)에서 백업시키게 하고 원격 연료 공급 펌프를 조기에 자동적으로 차단하게 하는 제 1 증기 돔(46)에 인접한 개구(35)에서 배압을 생성할 수 있기 때문에 제 1 배출 밸브(38)가 폐쇄된 다음에 폐쇄된다.

도 2를 살펴보면, 상기 도 5에 도시되고 설명한 바와 같이 탱크(26)가 채워지고 차량(24)이 실제적인 레벨의 상태로 연료 탱크(26)가 도시되었다. 전방 및 후방 양쪽의 증기 돔(44, 46)은 일반적으로 충전 관(30) 아래이고 상기 돔의 각각의 증기 배출 밸브(38, 40)에 의해 배출된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연료량이 동일하고 차량(24)이 아래로 주행하거나 주차할 때, 대략 45도의 경사도(48)에서, 전방 증기 돔(44)은 없어지고(액체 연료로 채워짐) 탱크 내의 모든 공기와 증기가 후방부(66)에 모여서, 탱크(26)의 증기 돔(46)은 확대된다. 전방부(64)로의 운동이 제한되는 전방 증기 배출 밸브(38)가 액체 연료에 가라앉아서 폐쇄되나, 후방 증기 배출 밸브(40)는 계속 부유하여 개방된다. 배출 밸브(40)가 개방된 상태에서, 연료 저장 시스템(20)은 실질적으로 일정하거나 적당한 범위의 탱크 압력을 유지할 수 있어, 급격한 경사도(48)가 부주의하게 엔진 성능에 영향을 미치지 않게 한다. 이와 유사하게, 도 3은 도 2에서와 같이 연료량이 동일한 상태로 대략 45도의 상향 경사도에서 차량이 도시되었다. 상향의 45도의 경상도(48)로, 후방 또는 제 1 증기 돔(46)은 없어지고(액체 연료로 채워짐) 탱크 내의 모든 공기와 증기는 탱크(26)의 전방부(64)에 모여서 증기 돔(44)을 확대시킨다. 후방부(66)로의 운동이 대체로 제한된 후방 증기 배출 밸브(40)는 액체 연료에 가라앉아 폐쇄되나, 그러나 전방 증기 배출 밸브(38)는 계속 부유해서 증기 돔(44)을 개방시킨다.

도 7-8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 배출 밸브(38, 40)의 하우징(80)은 바람직하게 폐쇄된 셀의 거품 형상부이어서 필요한 부력을 부여한다. 그러나, 부력 재킷(jacket)이 비부력 하우징 상에서 사용될 수 있고, 폐쇄된 챔버를 구비한 하우징 또는 거기서의 "플로트부(float)" 등이 사용될 수 있다. 부가적인 밸라스트(84)가 범퍼(82)와 하우징(80)의 하단부에 제공된다. 바람직하게, 각각의 밸브(38, 40)는 플로트부(90), 시트(96), 및 상기 플로트부와 상기 시트 사이의 헤드 밸브(92)를 포함한 하우징(80)의 가라앉을 수 있는 격실(86)을 구비한다. 바람직하게 헤드(92)는 하우징에 의해 피벗가능하게 지지되고 시트(96) 아래 놓여져 상기 헤드가 도 7에 도시한 바와 같이 개방 위치로 자중에 의해 운동가능하도록 가압된다. 증기 배출 밸브(38, 40)가 개방될 때, 플로트부(90)는 대체로 격실(86)의 바닥부(94) 상에 놓여진다. 작동중, 증기 배출 밸브(38, 40)가 액체 연료에 가라앉고 연료 표면(42)이 격실(86)의 포트(98) 위로 상승할 때, 플로트부(90)는 또한 하우징에 대해 상승하고 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 헤드가 밸브 시트(96)와 밀봉가능하게 접촉하여 밸브(38, 40)를 폐쇄하고 액체 연료가 증기 촉수형상부(52)에 들어가는 것을 방지할 때까지 그와 함께 밸브 헤드(92)를 운동시킨다.

도 7 및 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 최소로 필요한 증기 돔 체적은, 제 1 증기 돔(46)에 위치되거나 또는 제 2 증기 돔(44) 위로 이동되는지의 여부에 따라, 밸브(38, 40)의 부력 운동을 제한함으로써 유지된다. 예를 들면, 도 8은 격실(86)이 부분적으로 연료로 채워지고, 플로트부(90)가 상승하여 밸브를 폐쇄하게 하는 밸브(40)의 자연적인 부력을 제한하는 탱크 벽(34)을 도시한다. 본 실시예에 있어서 최소 증기 돔 체적은 연료 표면(34)과 천정 근처의 벽(34) 사이의 높이(도 8에서 화살표 100으로 지시됨)에 의해 지시된다. 높이(100)는 자유롭게 부유할 때 일반적으로 연료 표면(42) 위의 밸브(40) 높이(도 7에서 화살표 102 참조)에서 플로트부(90)의 수직 거리(도 8에서 화살표 104 참조)를 뺀 차이이다. 탱크(26)에 있는 최소 증기 돔을 보존하는 다른 방법은 범퍼(82) 즉 밸브(40)의 하단부와 탱 크(26)의 바닥부(78) 즉 촉수형상부(50, 52) 사이에서 대체로 뻗어있는 밧줄(106)의 사용법을 포함한다.

차량(24) 및 탱크(26)가 전복될 수 있기 때문에 각각의 밸브(38, 40)는 롤-오버 보호식 또는 반응식이고, 촉수형상부(52)는 증기 배출 밸브(38, 40)가 회전되지 않게 하여 밸라스트(84)에 의해 생성된 관성 모멘트를 저지한다. 따라서 증기 배출 밸브(38, 40)가 뒤집힌 상태에서, 밸브 헤드(92)가 연료 위에서 작용하는 임의의 연료의 압력 수두(pressure head)와 함께 자중에 의해 폐쇄된다. 만일 연료가 (구멍(98)을 통하여) 격실(86)에 들어가지 않으면 플로트부(90)는 또한 헤드(92)를 지지하고 만일 액체 연료가 격실에 들어가면 플로트부 부력은 플로트부(90)가 가라앉은 격실(86)의 현재 뒤집혀진 바닥부(94)에 대하여 압력을 가하므로, 상기 플로트부(90)는 밸브 헤드(92) 상에서 작동하지 않는다.

본 명세서에 개시된 본 발명의 형태는 현재 바람직한 실시예로 이루어진 한편, 여러 다른 실시예가 가능하다. 예를 들면, 만일 배출 밸브(38, 40)가 롤-오버식 보호 특징부를 필요로 하지 않으면, 밸브 헤드(92)는 부양성이 있고 플로트부(90)가 전혀 필요하지 않다. 본 명세서에서는 본 발명의 모든 가능한 상당 형태나 세분화에 대해서는 언급하지 않았다. 본 명세서에서 사용된 용어는 단지 설명을 위한 것으로, 제한을 두려는 것이 아니며, 여러 변경이 본 발명의 사상을 벗어남이 없이 만들어질 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 차량용 연료 저장 시스템은 내연기관의 성능을 저하시키지 않으면 서 오랜 기간 동안에 실질적으로 경사진 지형 위를 주행하기 위해 차량의 능력, 액체 연료 저장 체적을 최대화할 경우 이용가능한 공간에 순응하도록 차량 연료 탱크의 형상의 보다 양호한 융통성, 연료 탱크의 다중 증기 돔을 동시에 배출시킬 능력, 향상된 연료 탱크 압력 제어, 필요한 탱크 침투의 횟수를 감소시킴으로써 주위 환경으로 탄화수소의 배출 감소, 및 증기 라인을 증기 캐니스터로 보내기 위해 연료 탱크 침투의 위치에 대한 보다 양호한 융통성을 포함한다.

Claims

액체 연료를 수용하기 위해 연료 챔버를 형성하는 벽을 구비한 연료 탱크;

차량이 수평면에 있을 때, 그리고 상기 연료 탱크가 정상 자세일 때, 액체 연료의 표면과 상기 벽 사이에 위치된 연료 챔버의 증기 돔; 및

상기 벽을 통해 뻗어있는 도관, 상기 연료 탱크 내의 액체 연료의 표면 상에 부유하도록 구성되고 배치되어 있는 부력 하우징, 부력 증기 배출 밸브, 및 세장형 가요성 연료 증기 촉수형상부를 구비한 연료 증기 조립체;를 포함하고 있고,

상기 부력 하우징에 의해 휴대되는 상기 부력 증기 배출 밸브는, 상기 부력 하우징이 상기 벽으로부터 분리되어 상기 부력 하우징이 대체로 증기 돔내에서 연료 표면 상에 부유하고 있을 때에는 개방 위치에 있도록 구성되고 배치되며, 상기 부력 하우징이 상기 벽에 지지되고 상기 부력 증기 배출 밸브가 상기 부력 증기 배출 밸브의 아래로부터 작용하는 부력에 대항하여 소정의 거리만큼 액체 연료 속에 적어도 부분적으로 잠겨 있을 때에는 폐쇄 위치에 있도록 구성되고 배치되며, 그리고

상기 세장형 가요성 연료 증기 촉수형상부는, 상기 부력 증기 배출 밸브가 개방 위치에 있을 때 연료 탱크 밖으로 연료 증기를 유출시키기 위해서 상기 부력 증기 배출 밸브와 도관 사이에 뻗어 있고, 연료 탱크의 내부에 수용되어 있으며, 상기 부력 증기 배출 밸브가 회전하지 않게 함으로써 상기 부력 증기 배출 밸브가 연료 탱크에 대해 180도로 완전히 뒤집히는 것을 방지하도록 구성되고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 증기 배출 밸브가 개방 위치에 있을 때 가요성 증기 촉수형상부와 도관을 통해 증기 배출 밸브와 연통하는 증기 캐니스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 증기 배출 밸브는 롤-오버 보호식으로 형성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 증기 배출 밸브는 연료 탱크에서 이격된 복수의 증기 배출 밸브 중 하나이고 상기 가요성 증기 촉수형상부는 복수의 가요성 증기 촉수형상부 중 하나이며 복수의 가요성 증기 촉수형상부 중 각각의 하나는 복수의 증기 배출 밸브 중에서 각각의 하나와 연통하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 세장형 가요성 증기 촉수형상부는 상기 증기 배출 밸브가 연료 탱크에 대해 180도로 완전히 뒤집히는 것을 제한하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 부력 하우징은 폐쇄된 셀 거품으로 만들어진 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 증기 배출 밸브가 연료 탱크의 바닥부와 접촉할 때 소음을 버퍼링하기 위한 증기 배출 밸브의 바닥부와 결합된 낮은 연료 범퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 4 항에 있어서, 연료 탱크에 배치되고 복수의 가요성 증기 촉수형상부 중 하나와 각각 연결되는 도관의 매니폴드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 증기 배출 촉수형상부는 나선형상의 플라스틱 관인 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 가요성 증기 촉수형상부의 회전 연결기를 통과하는 유동을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 8 항에 있어서,

연료 탱크에 의해 지지되는 접근 구멍;

상기 접근 구멍을 밀봉되게 커버하는 플랜지; 및

상기 플랜지를 통하여 상기 플랜지에 의해 지지되는 매니폴드로 뻗어있는 상기 도관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 매니폴드는 상기 플랜지에 대해 회전하도록 형성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 8 항에 있어서, 복수의 증기 배출 밸브 중 적어도 하나는 연료 탱크가 실질적으로 가득 채워질 때 상기 매니폴드보다 더 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 8 항에 있어서, 연료 탱크가 실질적으로 가득 채워지고 차량이 실질적으로 수평이 아닐 때, 복수의 증기 배출 밸브 중 적어도 하나는 개방 위치에 있고 복수의 증기 배출 밸브 중 적어도 하나는 폐쇄 위치에 있는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 4 항에 있어서,

연료 챔버의 전방부에서만 부유하도록 형성 및 배치된 복수의 증기 배출 밸브의 전방 증기 배출 밸브; 및

연료 챔버의 후방부에서만 부유하도록 형성 및 배치된 복수의 증기 배출 밸브의 후방 증기 배출 밸브;를 더 포함한 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 부력을 부여하기 위해 상기 증기 배출 밸브의 상기 부력 하우징을 둘러싸는 부력 재킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 증기 배출 밸브는 상기 증기 배출 밸브가 소정의 높이 만큼 연료 표면 위를 돌출할 때 개방되고, 상기 증기 배출 밸브가 액체 연료 내에 적어도 부분적으로 가라앉아서 문턱값 거리 만큼의 소정의 높이를 감소시킬 때 폐쇄되도록 형성 및 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 가요성 증기 촉수형상부는 연료 탱크의 벽에 결합되고 상기 벽을 통하여 연통하는 제 1 단부, 증기 배출 밸브에 결합된 제 2 단부, 및 액체 연료의 연료 표면상에서 증기 배출 밸브의 자유 운동을 제한하는 개재 조인트를 구비한 증기 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 문턱값 거리는 상기 배출 밸브의 부력 밸브 헤드의 수직거리인 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 증기 배출 밸브는 밸브 헤드, 및 상기 액체 연료에 떠 있는 플로트부를 포함하고, 상기 하우징은 안에 상기 밸브 헤드 및 상기 플로트부가 들어 있는 가라앉을 수 있는 격실을 포함하고,

상기 가라앉을 수 있는 격실 내에서 소정의 높이로 상향 이동하는 상기 플로트부에 의해 상기 밸브 헤드가 밀어 올려질 때, 그리고 상기 플로트부가 상기 액체 연료 내에 적어도 부분적으로 잠겨 있고 상기 하우징이 상기 연료 탱크의 상기 벽에 지지될 때, 상기 플로트부는 상기 가라앉을 수 있는 격실의 바닥부에 인접하여 위치되고 상기 증기 배출 밸브는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료 저장 시스템.